Ziel des Projekts ist es, Empfehlungen für die Umsetzung von Regel-, Kommunikations- und Geschäftsmodellen zu erarbeiten, die es thermischen Lasten ermöglichen, Hilfsdienste in Form von Regelreserven für das Schweizer Stromnetz zu erbringen. Nebenleistungen stellen eine reaktionsschnelle Kompensation für einen Strommangel oder -überschuss im Übertragungsnetz dar.

Wärmelasten wie Gebäude-Heizungs- sowie Klimaanlagen und Haushaltsgeräte verfügen über eine inhärente Wärmespeicherkapazität, die für Flexibilität bei ihrem Stromverbrauch sorgt, ohne ihren ursprünglichen Zweck zu beeinträchtigen. Daher kann man sich wirksame Modelle vorstellen, welche auf die Nachfrage reagieren, indem sie diese Wärmelasten nutzen, um das Stromnetz vor Ort auszugleichen, Übertragungsengpässe zu verringern, das Funktionieren des Marktes für Hilfsdienste zu verbessern und Stromspitzen zu reduzieren. Am wichtigsten ist, dass dies die Integration erneuerbarer Energiequellen erleichtert, die heute in hohem Masse auf Systemdienstleistungen angewiesen sind. Dies ist das erste externe Projekt, das die ehub-Plattform nach ihrer Lancierung nutzen wird.

Partner: nanoterra
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In der Schweiz und in vielen anderen europäischen Ländern wird das zukünftige Energiesystem stark von erneuerbaren Energien abhängen. Dies wird eine wichtige Umgestaltung dieses Teils der elektrischen Infrastruktur nach sich ziehen. Eine massive Durchdringung mit verteilten Energiequellen und dezentralen Speichereinrichtungen erfordert daher ein neues Layout und Systemdesign des städtischen Energiesystems.

Die Ergebnisse unserer Studien werden die Grundlage für die Planung solcher Systeme und Netze bilden. Dabei werden sowohl die Auslegung (Planung) des Energiesystems als auch der Betrieb berücksichtigt.

Das entwickelte Microgrid-Framework besteht aus unabhängigen Ressourcen- und Netzakteuren, die miteinander kommunizieren. Ziel ist es, dass das Netz in einem sicheren Zustand arbeitet, da es die Last auf seinen Leitungen bestimmen kann und die Ressourcen flexibel und unabhängig arbeiten können. Dieses auf Zusammenarbeit basierende, verteilte Steuerungsschema hat eine Zykluszeit von 100 ms, was zu schnellen Korrekturen führt. Mit diesem Schema kann man auch im Inselbetrieb arbeiten, mit der Fähigkeit, ganze Bezirke an das Verteilungsnetz anzuschliessen und abzuschalten.

Partner: CCEM
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Dezentrale Batterien oder Batterieanlagen von der Grösse eines Distrikts bieten dem Verteilungsnetz und seinen Akteuren Flexibilität. In SALISC untersucht die Empa das Design und die Betriebsphasen der Batterienutzung, um deren Rentabilität in den Jahren 2018 und 2025 zu bestimmen. Verschiedene Speichertechnologien, -grössen, -standorte und -steuerungen werden anhand der Rahmenbedingungen eines Verteilnetzes der Glattwerke AG analysiert. Die vielversprechendsten Lösungen werden auf der ehub-Plattform und ihren Speichertechnologien implementiert, um die Leistungsfähigkeit der gefundenen Lösungen exemplarisch zu validieren.

Insbesondere wird die Wirkung von Salzschmelze-Speichern (NaNiCl2) und Lithium-Ionen-Speichern (NMC-G) untersucht. Der Einfluss von zusätzlichen Superkondensatoren soll die Bedeutung dieser Technologie für den Speicheraufbau in einem Verteilungsnetz hervorheben.

TwingTec entwickelt zusammen mit der Empa die nächste Generation der Windenergie mit einer Drohne, die wie ein Drachen fliegt. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Prototyp einer «Tethered Drone» in Originalgrösse entwickelt und getestet. Ziel dieses Projekts ist es, einen Drohnen-Prototypen in Originalgrösse für eine 10kW-Pilotanlage zu entwerfen, zu bauen und zu testen. Dieser Prototyp wird sich mit den beiden entscheidenden Herausforderungen befassen, bevor die Entwicklung eines hochskalierten Systems beginnen kann: Effizienz und Energieautonomie.

Trägerschaft: Innosuisse
Partner: TwingTec AG
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Das Hauptziel des Projekts ECOBATTEM ist der experimentelle Nachweis, dass die grossflächige Installation von Batteriespeichersystemen (BSS), die mit einer alterungsbewussten Energiemanagement-Software ausgestattet sind, der beste Weg zur Erfüllung der Schweizer Energiestrategie 2050 ist.

Die Hauptgründe für dieses Ziel sind:

• Das BSS wird es ermöglichen, den Energie-Eigenverbrauch zu erhöhen und damit den globalen CO2-Ausstoss zu reduzieren.
• Eine alterungsbewusste Strategie für den BSS-Einsatz ermöglicht die Maximierung der Lebensdauer des BSS selbst mit einem daraus resultierenden hohen Eigenverbrauch an erneuerbarer Energie und CO2-Reduzierung
• Ein BSS mit einem minimalen Alterungszustand kann vom Energieversorgereingesetzt werden, um Hilfsdienste für das Stromnetz bereitzustellen.

Trägerschaft: BFE
Partner: Aurora's Grid LLC, Leclanché SA, HES-SO VD, HES-SO Fribourg
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Das in [1] vorgeschlagene dezentralisierte Steuerungsschema, das auf der Technik des maschinellen Lernens (ML) basiert, wird auf das NEST-Microgrid angewendet. Aufgrund der geringen Spannungsgrössen des Netzes muss die Batterie jedoch um konsistente Ergebnisse zu erzielen mit einer hohen Einspeisung arbeiten, wodurch die lokalen Spannungen erhöht werden und die Blindleistungsregelung (RPC) als aktive Massnahme übernommen werden kann, um einen netzweiten optimalen Betrieb zu erreichen. Bei diesem Ansatz wird das Optimierungsproblem in zwei Stufen angegangen. Zuerst wird ein Optimierungsproblem bei den Batterie-Energiespeichersystemen (BESS) implementiert, mit dem Ziel, während der Mittagszeit hohe Einspeisungen zu erreichen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Zweitens wird ein zentralisiertes, OPF-basiertes Schema verwendet, um eine Sequenz optimaler Sollwerte zu generieren, die die BESS-Einspeisungen berücksichtigen. Schliesslich werden die lokalen Regler, wie in [1] erläutert, entwickelt und im Echtzeitbetrieb angewendet. 

[1] F. Bellizio, S. Karagiannopoulos, P. Aristidou, and G. Hug, "Optimized local control schemes for distribution grids using machine learning techniques," IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2018.